A ocorrência de faltas em sistemas elétricos de distribuição de energia é algo indesejável, porém, inerente ao mesmo devido a sua topologia normalmente aérea. Entre essas faltas, destacam-se as de alta impedância devido às características de corrente de baixa magnitude que surgem quando de sua ocorrência. No presente trabalho, um método baseado em três módulos é apresentado para a detecção e localização de faltas de alta impedância (FAI). No Módulo 1, é realizado um monitoramento contínuo dos sinais de corrente de forma a detectar a ocorrência de uma descontinuidade que pode estar vinculada a ocorrência de uma FAI. Caso haja essa detecção, o Módulo 2 é ativado de forma a analisar se o evento é realmente uma FAI. Por último, depois de detectada a FAI, o Módulo 3 é inicializado e a localização da falta, estimada. Para possibilitar a análise do método proposto e validar os resultados obtidos, um sistema de distribuição real, em conjunto com todas as etapas do sistema de aquisição de dados, foi modelado no software ATP/EMTP. Essa modelagem foi validada a partir de dados reais obtidos quando da ocorrência em campo de um curto-circuito bifásico. Vale ressaltar que um estudo de caso referente à importância da detecção e localização de um evento relacionado a uma FAI em uma concessionária de energia foi também analisado no início do trabalho de forma a mostrar o possível impacto da localização de FAIs nos indicadores de qualidade de serviço na mesma. Pelos resultados observados, a abordagem como um todo se mostra promissora e passível de aplicação no sistema real simulado e avaliado. / The occurrence of faults in overhead distribution networks is undesirable but common based on its topology. Among these events, High Impedance Faults (HIF) is one of the most important due to the fact that it has a small magnitude current. In this dissertation, a modular three-phase method is presented to enable HIF´s detection and location in a distribution system. In the Module 1, the phase currents are monitored in order to detect a discontinuity that can be associated with a HIF´s occurrence. If the Module 1 detected a discontinuity, the Module 2 is initiated and it analyses if the event can be classified as a HIF. Finally, if the Module 2 returns the event as a HIF, the Module 3 is initiated and the possible location of the HIF is estimated. To enable analysis of the proposed method and to validate the results, a real-based distribution system and the acquisition system of a digital relay were modeled in ATP/EMTP software. In order to validate the model, a simulated twophase fault were compared with the data obtained in a real event occurred in the analyzed distribution system. In order to present the importance of detecting and locating a HIF to a distribution utility, a case study was developed in the beginning of its work. Its importance is based on the improvement of the service quality indicators. Based on the results, the proposed method seems to be promising and applicable in a real distribution system.

As Faltas de Alta Impedância (FAI) causadas pelo rompimento de um condutor da rede primária podem trazer risco à segurança pessoal e ao patrimônio. A detecção deste defeito se faz, portanto, necessária. Não há na literatura um método que estabeleça a solução definitiva para este problema. Ainda, os estudos, quando não baseados em sinais reais, utilizam, por vezes, modelos determinísticos ou que não representam por completo as características geradas pelo defeito. Por este motivo, este trabalho propõe um modelo de falta de alta impedância que visa representar, com elevado detalhamento, a natureza do evento. O modelo desenvolvido é parametrizável para que possa representar as características dos sinais de falta e suas variações, inclusive as não determinísticas, as quais se referenciam na literatura, reproduzindo o comportamento típico de uma falta de alta impedância. O programa de simulação computacional empregado para este fim foi o ATPDraw. Para a validação do sinal gerado pelo modelo, além da comparação visual com sinais de falta reais, foi elaborado um algoritmo de detecção de FAI, o qual busca por características do fenômeno já conceituadas na literatura, com o propósito de analisar o sinal da corrente de falta gerado pelo modelo quando inserido em um sistema de distribuição de energia elétrica. Foi observada a progressão temporal do fenômeno, desde o rompimento do condutor até a formação dos arcos voltaicos. Do sinal de falta, em síntese, foram observadas características como: assimetria, variação de assimetria, ocorrência de buildup, presença e variação dos componentes harmônicos e inter-harmônicos. A observação dessa variedade de características é necessária na detecção de FAI e é coerente com o modelo proposto, já que este é o único presente na literatura capaz de reproduzi-las simultaneamente. Dos casos de falta simulados, todos foram detectados pelo algoritmo de detecção, indicando que os sinais de falta de alta impedância produzidos pelo modelo possuem as características que ele foi projetado para gerar. / High Impedance Faults (HIF) caused by primary conductor rupture can pose personal safety risk and danger to property. Detection of this event is, therefore, required. There is no proposed method in the literature that establishes a decisive solution to this problem. Studies, when not based on real signals, sometimes use deterministic models or models that do not entirely represent the event\'s characteristics. For this reason, this research proposes a high impedance fault model that intend to represent, with high level of details, the nature of this event. The developed model is parametrizable so it can represent fault signal characteristic and its variations, reproducing the typical high impedance fault behavior. The software ATPDraw was used for this purpose. For model\'s behavior and signal validation, in addition to visual comparison with real HIF signals, a detection algorithm was developed, which searches for HIF characteristics presented on literature, with the intent of analyzing the fault current signal generated by the model when inserted on an electrical distribution system. The temporal progression of the event was observed from the conductor rupture until electric arc ignition. From the fault current, characteristics such as: asymmetry, asymmetry variation, buildup, presence and variation of harmonic and inter-harmonic frequencies were analyzed. The evaluation of this variety of characteristics is needed for HIF detection and it only makes sense because the proposed model is the only one presented in literature capable of reproducing of all them simultaneously. All detection tests resulted in positive identification, confirming that the proposed HIF model possesses the intended characteristics.

O objetivo deste trabalho é apresentar uma nova abordagem para obtenção de configurações para sistemas de distribuição de energia elétrica com o intuito de minimizar o valor de perdas ativas sem violar as restrições operacionais. Para isso, considera-se que os sistemas de distribuição estão operando em regime permanente e que suas fases estão equilibradas e simétricas, podendo o sistema ser representado por um diagrama unifilar. A reconfiguração é feita de forma a redistribuir os fluxos de corrente nas linhas, transferindo cargas entre os alimentadores e melhorando o perfil de tensão ao longo do sistema. O problema de reconfiguração do sistema pode ser formulado como um problema de programação não-linear inteiro misto. Devido à explosão combinatorial inerente a este tipo de problema, a resolução do mesmo por técnicas de otimização clássicas torna-se pouco atraente, dando espaço para técnicas heurísticas e metaheurísticas. Essas outras, mesmo não garantindo o ótimo global, são capazes de encontrar boas soluções em um espaço de tempo relativamente curto. Para a resolução do problema de reconfiguração, utilizou-se uma nova metodologia baseada no comportamento de colônias de formigas em busca de alimento na natureza. Nesta, formigas artificiais (agentes) exploram o meio ambiente (sistema de distribuição) e trocam informações para tentar encontrar a topologia que apresente os menores valores de perdas ativas. Para o cálculo das perdas, este trabalho também apresenta uma nova abordagem para resolução do problema de fluxo de potência (FP) em sistemas de distribuição radial. O fluxo de potência é uma ferramenta básica utilizada pelos centros de controle para determinar os estados e condições operacionais desses sistemas de potência. Basicamente, as metodologias empregadas para o cálculo do fluxo de potência são baseadas nos métodos clássicos de Newton ou Gauss. Mas em sistemas de distribuição de energia, devido a particularidades inerentes a estes, como a alta relação entre resistência e reatância das linhas (r/x) e a operação radial, estes métodos apresentam problemas de convergência e se tornam ineficientes na maioria das vezes. A abordagem consiste na associação dos métodos da função penalidade e de Newton. O mal-condicionamento da matriz Jacobiana de Newton é resolvido pela associação com o método da função penalidade. São apresentados testes realizados em sistemas de 5 barras, 16 barras, 33 barras, 69 barras e 136 barras para avaliar a potencialidade das técnicas propostas. Os resultados são considerados bons ou muito bons quando comparado com as técnicas existentes atualmente. / The objective of this work is to present a novel methodology for obtaining new configurations of the distribution system in order to minimize the active power losses without violating operational constraints. For this, it is considered that any distribution system is operating in a steady state and that it is balanced, therefore it can be represented by a one-line diagram. The reconfiguration is done in order to redistribute de current flows on the distribution power lines, transferring loads among the feeders and improving the voltage profile along the system. Such problem can be formulated as a mixed integer nonlinear programming problem. Due to its inherent combinatorial characteristic and since its solution by classic optimization techniques is not appealing, heuristic and metaheuristic techniques are thus better suited for its solution. Although these latter do not guarantee a global optimum, they are able to find good solutions in a relatively short time. The solution of the reconfiguration problem in this approach makes use of a novel methodology based on ant colony behavior, when these search for victuals in nature. In this technique, the artificial ants (agents) explore the environment (distribution system) and exchange information among them in order to find the topology that provides the smallest active losses. For the active losses calculation, this work also presents a novel approach for the solution of the power flow problem for radial distribution systems. The solution of the power flow problem is used by system operators in order to determine the state and operational conditions of power systems. Basically, the most common techniques used in the power flow solution are based on either Newton\'s or Gauss\' approaches. However, due to particular characteristics of distribution systems such as the high ratio of r/x and the radial topology, these methods present convergence problems and are not efficient in most of the cases. Thus, this novel technique consists in associating Newton\'s and the penalty function approaches. The matter of the ill-conditioned Jacobian matrix in Newton\'s method is overcome with the penalty function method. Some tests performed in different systems are then presented in order to assess the effectiveness of both proposed techniques.

Orientador: Carlos Alberto de Castro Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-06T10:50:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guimaraes_MarcosAntoniodoNascimento_M.pdf: 908712 bytes, checksum: d5cf1733a05a1a20b87eb0c7abf094fb (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A reconfiguração de sistemas de distribuição consiste na alteração da topologia da rede através do fechamento e abertura de chaves instaladas em pontos estratégicos da rede. Normalmente o procedimento é utilizado para fins de isolamento de faltas, minimização de perdas de potência ativa e balanceamento de cargas entre os alimentadores. Esse problema é de difícil resolução devido ao grande número de variáveis envolvidas e das restrições impostas, sendo a restrição de radialidade a de mais difícil representação matemática. O problema pode ser classificado como um problema de programação não linear inteiro misto (PNLIM) e apresenta o fenômeno de explosão combinatorial. Este trabalho tem como principal objetivo o desenvolvimento de um algoritmo de Busca Tabu para a reconfiguração de sistemas de distribuição de energia elétrica tendo como objetivo a maximização da margem de segurança com relação à estabilidade de tensão (ou margem de carregamento). São apresentados resultados para sistemas de 14 barras, 32 barras, 69 barras, 84 barras e os sistemas reais de 135 barras e 202 barras / Abstract: The network reconfiguration consists in modifying the topology of the network through the closing and opening of switches installed in strategical points. The reconfiguration of distribution systems is usually done to isolate faults, minimize real power losses, or to balance the load among feeders. This problem is difficult due to the great number of variables involved and the imposed constraints, being the constraint of radial structure of more difficult mathematical representation. The problem can be classified as nonlinear mixed integer programming problems with combinatorial explosion. The main objective of this work is to develop a Tabu Search algorithm for the reconfiguration of distribution systems for voltage stability margin enhancement. Results for the systems: 14 buses, 32 buses, 69 buses, 84 buses and the real systems 135 bus and 202 bus are presented and discussed. / Mestrado / Sistemas de Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: John Fredy Franco Baquero / Resumo: A crescente penetração dos Veículos Elétricos (VEs) no setor de transportes representa um novo e grande desafio para o planejamento da expansão e da operação dos Sistemas de Distribuição de Energia Elétrica (SDEEs) devido ao correspondente aumento da demanda associada ao carregamento das baterias. Portanto, devem ser desenvolvidos métodos que ajudem os SDEEs a lidar com esses desafios, considerando as incertezas associadas às demandas convencionais e aos VEs. Nesta tese é proposto um método robusto baseado em um modelo de Programação Linear Inteira-Mista (PLIM) para auxiliar a integração de VEs no SDEE. O método proposto permite resolver o problema de planejamento multi-estágio da expansão do SDEE considerando a alocação e o dimensionamento de Estações de Carregamento de VEs (ECVEs). Restrições probabilísticas são usadas na formulação proposta para lidar com as incertezas associadas à demanda, garantindo o cumprimento da capacidade de potência das subestações com um nível de confiança especificado. O modelo proposto para o planejamento da expansão avalia a construção e/ou reforço de subestações, ECVEs e circuitos, assim como também a alocação de unidades de geração distribuída e bancos de capacitores ao longo do horizonte de planejamento. O modelo de PLIM proposto é resolvido através de técnicas de otimização clássica visando garantir a solução ótima do problema. A eficiência e robustez do modelo são verificadas usando sistemas teste de 18 e 54 nós, junto com simulações de Mo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The increasing penetration of electric vehicles (EVs) in the transportation sector represents a new challenge for the expansion planning of electrical distribution systems (EDS) due to the corresponding increase of the energy demand. Therefore, methods to support the EDS considering the uncertainties associated with conventional and EV demands should be developed. This thesis presents a methodology to consider the EV integration into the EDS. A mixed-integer linear programming (MILP) model is proposed to solve the multi-stage expansion planning of EDS considering the allocation and sizing of EV charging stations (EVCSs). Chance constraints are used in the formulation to deal with the uncertainties associated with the demands, guaranteeing the fulfilment of the substation capacities within a given confidence level. The proposed model for the expansion planning considers the construction/reinforce of substations, EVCSs and circuits as well as the allocation of distributed generation units and capacitor banks along the planning horizon. The proposed MILP model guarantees optimality using classical optimization techniques. The efficiency and robustness of the model is verified using two test systems with 18-nodes and 54-nodes. Monte Carlo simulations were carried out to verify the compliance of the proposed chance constraint. / Doutor

Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Resumo: Novas modelagens matemáticas são propostas para a otimização do problema de restauração em sistemas de distribuição radiais balanceados. O problema de restauração consiste em estratégias de reconfiguração topológica para o restabelecimento ótimo do fornecimento de energia elétrica para áreas desatendidas após interrupção permanente. A reconfiguração consiste na definição de operações de chaveamento para estabelecer a nova configuração operacional e requer a definição de uma sequência factível para essas operações. Neste trabalho, são propostos dois modelos matemáticos para a otimização do problema de reconfiguração restaurativa, um modelo de programação cônica de segunda ordem inteira mista (PCSOIM) e outro de programação linear inteira mista (PLIM) e é proposto um modelo matemático de PCSOIM para a otimização do problema de sequenciamento de operações de chaveamento. Os modelos matemáticos de reconfiguração ótima e de sequenciamento ótimo são independentes. No primeiro caso, resolve-se apenas o problema de definir a topologia ótima e, no segundo caso, resolve-se apenas o problema de definir a sequência ótima de operações de chaveamento. Assim, o problema de sequenciamento formulado consiste em definir a sequência ótima de operação do conjunto de chaves indicadas em uma proposta de reconfiguração previamente obtida e essa proposta de reconfiguração pode ser em contexto de operação normal ou restaurativo. Os modelos de reconfiguração restaurativa são formulados com o objetivo ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: New mathematical models are proposed for the optimization of the restoration problem in balanced radial distribution systems. The restoration problem consists in topological reconfiguration strategies for the optimal restoration of the electric power supply to unattended areas after a permanent interruption. The reconfiguration consists in the definition of switching operations to establish the new operational configuration and requires the definition of a feasible sequence for these operations. In this work, two mathematical models for the optimization of the restorative reconfiguration problem, a mixed-integer second order conic programming (MISOCP) model and a mixed-integer linear programming (MILP) model are proposed. Additionally, a MISOCP mathematical model for the optimization of the switching operations sequencing problem is proposed. The mathematical models for optimal reconfiguration and optimal sequencing are independent. In the first case, only the problem of defining the optimum topology is solved and, in the second case, only the problem of defining the optimum sequence of switching operations is solved. Thus, the formulated sequencing problem consists in defining the optimum operations sequence of the set of indicated switches in a previously obtained proposal of reconfiguration and this proposal of reconfiguration may be in the normal or restorative operation context. The restorative reconfiguration models are formulated with the objective of minimizing the de... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by JOÉL VILLAVICENCIO GASTELÚ null (tear_295@hotmail.com) on 2016-03-30T17:36:01Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Rev1_13 - Joel Gastelu.pdf: 3335802 bytes, checksum: 93fbe0689da0072cc77a9120a8e24b02 (MD5) / Rejected by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: O arquivo submetido está sem a ficha catalográfica. A versão submetida por você é considerada a versão final da dissertação/tese, portanto não poderá ocorrer qualquer alteração em seu conteúdo após a aprovação. Corrija estas informações e realize uma nova submissão contendo o arquivo correto. Agradecemos a compreensão. on 2016-04-01T13:14:50Z (GMT) / Submitted by JOÉL VILLAVICENCIO GASTELÚ null (tear_295@hotmail.com) on 2016-04-01T19:04:22Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Joel.pdf: 4253690 bytes, checksum: 75d9921d8416eec7341f8bf0e2182766 (MD5) / Rejected by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: A data informada na capa do documento está diferente da data de defesa que consta na ficha catalográfica e folha de aprovação. Corrija esta informação no arquivo PDF e realize uma nova submissão contendo o arquivo correto. Agradecemos a compreensão. on 2016-04-05T13:53:33Z (GMT) / Submitted by JOÉL VILLAVICENCIO GASTELÚ null (tear_295@hotmail.com) on 2016-04-06T22:35:57Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Joel.pdf: 4231140 bytes, checksum: 4bd6143a52dc3a6846abd4f996ba9306 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-04-07T12:21:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 gastelu_jv_me_ilha.pdf: 4231140 bytes, checksum: 4bd6143a52dc3a6846abd4f996ba9306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-07T12:21:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 gastelu_jv_me_ilha.pdf: 4231140 bytes, checksum: 4bd6143a52dc3a6846abd4f996ba9306 (MD5) Previous issue date: 2016-03-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / No presente trabalho tem-se como objetivo estimar o potencial fotovoltaico devido à instalação de sistemas fotovoltaicos em telhados de áreas residenciais. Na estimação desse potencial foram consideradas quatro grandezas: o nível de irradiação solar, a área aproveitável de telhado para a instalação dos sistemas fotovoltaicos, a eficiência de conversão dos sistemas fotovoltaicos e as probabilidades de instalação dos sistemas fotovoltaicos, que caracterizam as preferências dos habitantes à instalação desses sistemas. Um modelo hierárquico bayesiano foi proposto para o cálculo das probabilidades de instalação dos sistemas fotovoltaicos. Nesse modelo bayesiano é estabelecida uma relação entre as probabilidades de instalação, as variáveis socioeconômicas e as interações entre as subáreas, através de um modelo linear generalizado misto. O cálculo do valor esperado das probabilidades de instalação foi realizado usando o método de Monte Carlo via cadeias de Markov. Os resultados do potencial fotovoltaico são apresentados através de mapas temáticos, que permitem a visualização da distribuição espacial do seu valor esperado. Esta informação pode ajudar as concessionárias de distribuição no planejamento e expansão de suas redes elétricas em regiões com maior potencial de geração fotovoltaica. / The present work aims to estimate the photovoltaic potential for installing solar panel on the rooftop of residential areas. The estimation of this potential considers four quantities: the solar radiation level, rooftop availability for installation of photovoltaic systems, conversion efficiency of the photovoltaic systems and the probabilities for the installation of photovoltaic systems that characterize the preferences of the inhabitants to the installation of such systems. A bayesian hierarchical model is proposed to calculate the installation probabilities of photovoltaic systems. This bayesian model establishes a relation among the installation probabilities, socioeconomic variables and interactions between subareas, through a generalized linear mixed model. The calculation of expected value of installation probabilities in each subarea is performed using the Markov Chain Monte Carlo method. Photovoltaic potential results are presented through thematic maps that allow the visualization of the spatial distribution of its expected value. This information can help to distribution utilities for planning and expansion of their networks in regions with the greatest potential for photovoltaic generation.

Submitted by Eliane Silva de Souza null (elianesouza.col@gmail.com) on 2018-03-27T01:44:06Z No. of bitstreams: 1 tese_Eliane_Silva_de_Souza_174p_2018.pdf: 3994023 bytes, checksum: 183e67caf00debbcb1778a682ab70900 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-03-27T11:31:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 souza_es_dr_ilha.pdf: 3994023 bytes, checksum: 183e67caf00debbcb1778a682ab70900 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-27T11:31:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 souza_es_dr_ilha.pdf: 3994023 bytes, checksum: 183e67caf00debbcb1778a682ab70900 (MD5) Previous issue date: 2018-03-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Novas modelagens matemáticas são propostas para a otimização do problema de restauração em sistemas de distribuição radiais balanceados. O problema de restauração consiste em estratégias de reconfiguração topológica para o restabelecimento ótimo do fornecimento de energia elétrica para áreas desatendidas após interrupção permanente. A reconfiguração consiste na definição de operações de chaveamento para estabelecer a nova configuração operacional e requer a definição de uma sequência factível para essas operações. Neste trabalho, são propostos dois modelos matemáticos para a otimização do problema de reconfiguração restaurativa, um modelo de programação cônica de segunda ordem inteira mista (PCSOIM) e outro de programação linear inteira mista (PLIM) e é proposto um modelo matemático de PCSOIM para a otimização do problema de sequenciamento de operações de chaveamento. Os modelos matemáticos de reconfiguração ótima e de sequenciamento ótimo são independentes. No primeiro caso, resolve-se apenas o problema de definir a topologia ótima e, no segundo caso, resolve-se apenas o problema de definir a sequência ótima de operações de chaveamento. Assim, o problema de sequenciamento formulado consiste em definir a sequência ótima de operação do conjunto de chaves indicadas em uma proposta de reconfiguração previamente obtida e essa proposta de reconfiguração pode ser em contexto de operação normal ou restaurativo. Os modelos de reconfiguração restaurativa são formulados com o objetivo de minimizar a demanda não suprida no sistema e minimizar o número de chaveamentos nessa proposta que maximiza o atendimento e o modelo de sequenciamento ótimo de operações de chaveamento é formulado com o objetivo de minimizar a energia não suprida durante o processo de transição topológica. Todos os modelos propostos estão sujeitos a um conjunto de restrições topológicas e operacionais do sistema elétrico de distribuição. Nos dois modelos de PCSOIM, essas restrições representam satisfatoriamente a operação de um sistema elétrico de distribuição e, no modelo de PLIM, algumas restrições operacionais estão relaxadas e, por isso, são menos representativas, assim, a qualidade e a factibilidade das soluções propostas por esse modelo devem ser avaliadas. O propósito do modelo de PLIM é simplificar a resolução do problema de reconfiguração restaurativa e apresentar soluções com menor tempo de resolução que o correspondente modelo de PCSOIM. Os modelos matemáticos são completos e foram resolvidos através de técnicas exatas de otimização usando softwares comerciais de programação matemática. Foram realizados testes que definem propostas de reconfiguração restaurativa em um sistema de distribuição de 53 barras e em um sistema de distribuição de 417 barras. Os testes que definem a sequência ótima de operações de chaveamento foram realizados em propostas de reconfiguração restaurativa para o sistema de 53 barras. Os resultados mostraram que os modelos matemáticos são eficientes e robustos na otimização desses problemas. Na literatura, esses problemas são resolvidos principalmente por técnicas heurísticas, portanto, neste trabalho, são apresentados modelos matemáticos inovadores. / New mathematical models are proposed for the optimization of the restoration problem in balanced radial distribution systems. The restoration problem consists in topological reconfiguration strategies for the optimal restoration of the electric power supply to unattended areas after a permanent interruption. The reconfiguration consists in the definition of switching operations to establish the new operational configuration and requires the definition of a feasible sequence for these operations. In this work, two mathematical models for the optimization of the restorative reconfiguration problem, a mixed-integer second order conic programming (MISOCP) model and a mixed-integer linear programming (MILP) model are proposed. Additionally, a MISOCP mathematical model for the optimization of the switching operations sequencing problem is proposed. The mathematical models for optimal reconfiguration and optimal sequencing are independent. In the first case, only the problem of defining the optimum topology is solved and, in the second case, only the problem of defining the optimum sequence of switching operations is solved. Thus, the formulated sequencing problem consists in defining the optimum operations sequence of the set of indicated switches in a previously obtained proposal of reconfiguration and this proposal of reconfiguration may be in the normal or restorative operation context. The restorative reconfiguration models are formulated with the objective of minimizing the demand not supplied in the system and minimizing the number of switching operations in this proposal that maximizes the supply service. The optimal switching operations sequencing model is formulated with the objective of minimizing the energy not supplied during the topological transition process. All the proposed models are subject to a set of topological and operational constraints of the electric distribution system. In the two MISOCP models, these constraints represent satisfactorily the operation of an electrical distribution system and, in the MILP model, some operational constraints are relaxed and, therefore, the quality and the feasibility of the proposed solutions should be evaluated. The purpose of the MILP model is to simplify the resolution of the restorative reconfiguration problem and to present solutions with a shorter time than the corresponding MISOCP model. The mathematical models are complete and have been solved through exact optimization techniques using commercial mathematical programming software. Tests were carried out to define restorative reconfiguration proposals using a 53-bus distribution system and a 417-bus distribution system. The tests that define the optimal switching operations sequence were performed in restorative reconfiguration proposals for the 53-bus system. The results demonstrated that the mathematical models are efficient and robust in optimizing these problems. In the literature, these problems are solved mainly by heuristic techniques, therefore, in this work, innovative mathematical models are presented. / FAPESP 2015/21972-6

Submitted by FERNANDO PARRA DOS ANJOS LIMA null (engfernandoparra@gmail.com) on 2016-10-31T11:47:54Z No. of bitstreams: 1 Fernando Parra A. Lima.pdf: 3667307 bytes, checksum: 0d206b9c09566cdb11de101b84976228 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-11-07T16:42:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lima_fpa_dr_ilha.pdf: 3363973 bytes, checksum: d8849cdd159a11920c497d025a8ae16a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-07T16:42:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lima_fpa_dr_ilha.pdf: 3363973 bytes, checksum: d8849cdd159a11920c497d025a8ae16a (MD5) Previous issue date: 2016-09-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Esta pesquisa é dedicada ao desenvolvimento de uma metodologia para a realização do diagnóstico de distúrbios de tensão de sistemas de distribuição de energia elétrica, baseada no uso de sistemas imunológicos artificiais (SIA). Trata-se da proposição de um novo paradigma no ambiente dos SIA que confere o aprendizado de modo contínuo (plasticidade). Esta concepção permite compor um sistema de diagnóstico apto a aprender continuamente, contemplando novos tipos de distúrbios advindos da constante evolução do setor elétrico, sem a necessidade de reiniciar o processo de aprendizado. Neste contexto, empregam-se dois algoritmos imunológicos artificiais, sendo o algoritmo de seleção negativa, responsável pelo processo de reconhecimento de padrões, e o algoritmo de seleção clonal responsável pelo processo de aprendizado. A principal aplicação deste novo método é auxiliar na operação do sistema durante distúrbios, bem como, supervisionar o sistema de proteção, e estar apto a acompanhar a evolução dos sistemas elétricos adquirindo conhecimento continuamente. Para avaliar a eficácia e o desempenho deste novo método foram realizadas simulações de distúrbios de tensão em sistemas de distribuições de energia elétrica com 5, 33, 84 e 134 barras, no software ATP/EMTP. Os resultados obtidos com esta abordagem mostram robustez e eficiência quando comparados à literatura. / This work develops a methodology to realize voltage disturbance diagnosis in electrical distribution systems, based on Artificial Immune Systems (AIS). It is a proposition of a new paradigm in AIS environment, which provides a continuous learning (plasticity). This conception allows composing a diagnosis system able to continuous learn, when new disturbances appear due to the constant evolution of the power systems, without needing to reinitialize the learning. This way, two artificial immune algorithms are used, such as the negative selection algorithm executing the pattern recognition process, and the clonal selection algorithm, executing the learning process. The main application of this new method is to aid the system operation during disturbances, as well as, supervise the system protection and be able to carry on the evolution of the electrical systems acquiring knowledge continuously. To evaluate the efficiency and the performance of this new method, voltage disturbance simulations were executed in electrical distributions systems with 5, 33, 84 and 134-bus in ATP/EMTP software. Results show robustness and efficiency when compared with those in the literature.

Orientador: Antônio Padilha Feltrin / Resumo: No presente trabalho tem-se como objetivo estimar o potencial fotovoltaico devido à instalação de sistemas fotovoltaicos em telhados de áreas residenciais. Na estimação desse potencial foram consideradas quatro grandezas: o nível de irradiação solar, a área aproveitável de telhado para a instalação dos sistemas fotovoltaicos, a eficiência de conversão dos sistemas fotovoltaicos e as probabilidades de instalação dos sistemas fotovoltaicos, que caracterizam as preferências dos habitantes à instalação desses sistemas. Um modelo hierárquico bayesiano foi proposto para o cálculo das probabilidades de instalação dos sistemas fotovoltaicos. Nesse modelo bayesiano é estabelecida uma relação entre as probabilidades de instalação, as variáveis socioeconômicas e as interações entre as subáreas, através de um modelo linear generalizado misto. O cálculo do valor esperado das probabilidades de instalação foi realizado usando o método de Monte Carlo via cadeias de Markov. Os resultados do potencial fotovoltaico são apresentados através de mapas temáticos, que permitem a visualização da distribuição espacial do seu valor esperado. Esta informação pode ajudar as concessionárias de distribuição no planejamento e expansão de suas redes elétricas em regiões com maior potencial de geração fotovoltaica. / Abstract: The present work aims to estimate the photovoltaic potential for installing solar panel on the rooftop of residential areas. The estimation of this potential considers four quantities: the solar radiation level, rooftop availability for installation of photovoltaic systems, conversion efficiency of the photovoltaic systems and the probabilities for the installation of photovoltaic systems that characterize the preferences of the inhabitants to the installation of such systems. A bayesian hierarchical model is proposed to calculate the installation probabilities of photovoltaic systems. This bayesian model establishes a relation among the installation probabilities, socioeconomic variables and interactions between subareas, through a generalized linear mixed model. The calculation of expected value of installation probabilities in each subarea is performed using the Markov Chain Monte Carlo method. Photovoltaic potential results are presented through thematic maps that allow the visualization of the spatial distribution of its expected value. This information can help to distribution utilities for planning and expansion of their networks in regions with the greatest potential for photovoltaic generation. / Mestre